2020年3月17日 星期二

遠征北極,超級任務


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2020/03/17 第138期 | 訂閱/退訂 | 看歷史報份 | 科學少年 | 粉絲團
 
編輯的話 真實的力量
本期主打 遠征北極,超級任務
好文推薦 北極熊烏姆卡的奇幻漂流
用聲音復育珊瑚礁
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真實的力量
《科學少年》總編輯 陳雅茜
如何讓孩子更有感的體會大自然裡環環相扣的關係?真實故事的陳述可能是個好辦法,因為故事人人愛聽,而真實事件具有撼動人心的力量!本期〈北極熊烏姆卡的奇幻旅程〉正是這樣一個獨特的故事,透過烏姆卡的漂流,讓北極海冰的融化浮現意義。

本期的封面故事〈遠征北極,超級任務〉也是如此。一批科學家為了探索全球氣候變遷的核心,搭乘破冰船漂流到地球的最北端,在天寒地凍之中,蒐集海冰之上與之下的種種數據。為了探索全球暖化的真相,他們不惜冒著生命危險,展開遠大任務。

三月,春寒料峭中,和孩子一起體會真實的力量。

 
遠征北極,超級任務
撰文、企編/許雅筑
北極處於地球最北端的地區,這兒長年冰天雪地,但現在,我們卻經常聽見「北極變暖了」。科學家發現,因為地球暖化,北極海上的浮冰逐漸融化,這不但影響當地生態,也導致全球海平面上升,進而影響全人類的生活。此外,北極圈暖化還影響了地球的氣流變動,甚至造成歐洲在夏季出現高溫熱浪,在在顯示北極是極端氣候變化的關鍵地區,想預測地球氣候,不能不了解北極。

只是一直以來,科學研究的觸角不易伸到北極,因為北極冬季的冰層實在太厚,破冰船無法破冰前進,只能藉由夏季融冰時開通的航道通行;加上北冰洋沒有厚實的陸地,無法在冰上建造堅固長久的考察基地,科學家大多是在浮冰上架設漂浮研究站,一旦冰塊斷裂就必須撤離。因此,以往在北極的研究大多是短期工作。

邁向北極的路途極為艱辛,雖然如此,科學家還是想克服重重困難,長期監測,深入研究北極,也因此一支跨國團隊成立了!名叫MOSAiC(北極氣候研究多學科漂移觀測站),他們讓研究船凍結在冰層上,隨冰漂流到北極中心,計劃考察整整一年。

這是一項史無前例的壯舉!想想呼嘯的寒風、冰封的海洋,科學家必須適應極地氣候,還要提防凶猛的北極熊,過程無比艱難,但為了科學,他們遠征北極,相信也將帶來前所未有的科學成果。

北極是什麼樣的地方?

你對北極的了解有多少?北極一般來說,是指北緯66.34度以北的區域,也就是北極圈,這裡屬於寒帶,終年嚴寒,而極圈邊緣地區是冷暖氣團交會處,容易颳起暴風雪,由於地球磁力線的分布,還可見到美麗的極光。北極在夏季有永晝現象,太陽不會落下;在冬季則是永夜,整天處於黑暗中,見不到陽光。

北極圈內絕大部分是北冰洋,或稱為北極海,海面上有長年凍結的冰層;陸地面積不大,大多分布在極圈邊緣,包含格陵蘭島、歐亞大陸和北美大陸,分屬於八個國家的領地,這八個環北極圈的國家組成了北極理事會。

北極中心是人類尚未全面了解的地帶,但北極圈邊緣與陸地相連,早在一萬年前就有人類抵達,並於數百年前開始定居,現今主要住著北極原住民因紐特人、尤皮克人、薩米人等。他們傳統的房屋是雪屋、獸皮帳篷;以肉食為主,會獵捕魚類、海生哺乳動物,還有北極熊、馴鹿等陸地動物。

極限探索

過去幾百年來,許多人想探索地球的極北之地,19世紀時探險活動非常踴躍,人們把征服遙遠的北極點視為榮耀。想前往北極點,首先要克服厚厚的海冰,1893年挪威探險家南森的隊伍首度使用了讓船隻隨海冰漂流的方法,不過當時他們並沒有順利到達北極點。後來,人們利用不同的運輸工具在夏秋兩季前往:1926年用飛機飛越上空,1958年用潛艇從冰下穿過,1977年才終於有史上第一艘破冰船到達北極點。

北極的環境嚴峻,居住人口原本很稀少,但隨著世界各國對北極逐漸了解,北極圈的領土開始受到重視—根據評估,北冰洋海底可能蘊藏著占全球1/8含量的石油和1/3的天然氣,那是有待發掘的寶藏!北極理事會的國家紛紛劃分領土範圍和經濟海域,以利於開採海底的資源。為了更了解北極的環境,這些國家都有各自的科學考察基地。

極限生物

北極天寒地凍,能夠在此生存的生物種類很有限,牠們大多數生活在北冰洋外圍的陸地。這裡的土地結冰,稱為凍土,只有到夏季,當凍土表層融化時,苔蘚植物或是草本植物才可生長,形成一片翠綠的苔原。這些植物能適應低溫、強風和短暫的生長週期,在永晝時利用整天的日照持續行光合作用,把握生存機會。

生活在北極的動物大多具有豐厚的毛髮、羽毛或是體脂肪層,可用來保暖。最具代表性的就是北極熊,牠是陸地上最大的掠食動物,主食是海豹;其他食肉動物還有北極狐、北極狼等。食草動物有馴鹿、麝牛、北極兔、旅鼠等。北極的鳥類大多數為候鳥,如雷鳥、北極燕鷗、北極海鸚,有些鳥在北極繁衍後代,僅少數在北極過冬。

北極表面的海冰不宜居住,但底下的海水比冰層溫暖,因此海生生物得以生存。海中微小的藻類、浮游生物等微生物,可餵養磷蝦、各種海魚,進而提供食物給大型哺乳動物,如海豹、海象、鯨豚類。

由於北極的生物種類不多,食物鏈結構簡單,如果受到干擾,例如某種動物數量減少,很容易連帶影響到牠的獵物和捕食者,使生態系統變得不穩定。但由於人類活動愈來愈頻繁,在北極發展漁業,大量撈捕魚蝦,或是侵犯動物的棲地,因此嚴重影響北極的生態環境。

至於北極中心的海冰與海水則充滿未知,這裡每年會面臨長達數個月的黑暗和冰冷的溫度,是地球上最極端的環境之一,不過,科學家仍認為這裡有許多微生物能適應生存,因此對北極中心的生態系統充滿好奇。......

[更多詳細內容請參閱《科學少年》2020年3月 ]

 
北極熊烏姆卡的奇幻漂流
撰文/姚芳慈、陳雅茜、企編/盧心
去年4月中,在俄羅斯遠東地區堪察加半島的小鎮,來了一位「不速之客」:有隻北極熊徘徊於海岸邊。牠的造訪令當地居民震驚不已,因為距離這座小鎮最近的北極熊棲息地,遠在700公里之外─北方極寒的楚科奇地區!鎮民為這隻北極熊取名為「烏姆卡」,是俄羅斯動畫片中活潑可愛的北極熊角色。

烏姆卡顯然是迷路了,但身在陌生的人類居住地,牠卻表現得十分溫馴,不太畏懼行經的人類。也許是基於好奇而探索,牠試圖攀爬房屋旁的矮牆,即使一旁的小狗吠叫威脅,牠仍相當從容。烏姆卡身形瘦弱,鎮民嘗試以魚餵食,牠卻吃得不多,也不主動下海捕獵。最後,牠找了處空曠的冰面趴下歇息。

我的家鄉在遠方

烏姆卡到底來自哪裡呢?在抵達小鎮之前,牠又過著什麼樣的生活?

顧名思義,「北極熊」來自「北極」,那是一片一望無際又寒冷的白色世界,沒有大地,而是由綿延的海冰凍結而成。有時來場黑暗的冰風暴,有時天際浮現奇幻美麗的極光;冬天是永恆的黑夜,夏季是沒有盡頭的白晝。而北極熊,就在這片奇異的世界生存,海冰是牠們最重要的家。

獨行而來的烏姆卡是一隻年輕的公熊,公的北極熊確實總是獨行。小熊在出生後大約兩年半,會跟著熊媽媽學習如何生活、獵捕,一旦長大,就得自力更生。母熊除非處於哺育小熊的階段,否則也大多獨來獨往。

可想而知,冰上世界沒有太多食物,不過海冰下方附著一層名叫「冰藻」的藻類,供浮游生物維生,浮游生物餵養了魚蝦,魚又餵養了海豹;在這串食物鏈的最高層,正是北極熊。身為大型哺乳類動物,又必須在嚴酷的環境中求生,北極熊需要極大量的食物,牠們的主食就是海豹,只要成功捕獲一隻成年海豹,成年北極熊就能夠度過一個星期。

不過,想要獵捕海豹並不簡單,唯有在海冰之上,北極熊高超的狩獵技巧才能完全發揮。牠們利用一身白毛皮,隱身在海冰之中,等海豹上岸休息或換氣時,快速發動奇襲,以利爪和利牙攻向獵物。牠們擁有敏銳的嗅覺,能追蹤幾公里外的海豹;甚至嗅聞到冰下一兩公尺的海豹氣味,然後守株待「豹」,破冰襲擊。即使如此,北極熊成功狩獵的機率仍不高,較好的狀況下,獵捕五六次也才成功一次;若是進入海豹悠遊自得的開闊海域,成功率就更低了,每20次才可能成功一次。

海面大片凍結的冬季,是北極熊重要的狩獵季。夏季氣溫升高,海冰因融化減少,北極熊獵捕不易而餓肚子時,甚至得撿食陸地上的腐肉或啃食漿果、草根,靠著冬季累積的脂肪支撐下去。

消失的海冰,消失的北極熊?

既然北極海冰才是北極熊能夠自在生活的地方,為什麼烏姆卡會流浪到北極圈以南、這麼遠的俄羅斯小鎮呢?

根據2018年的研究,俄羅斯東北方與美國阿拉斯加之間的楚科奇海,包括海冰和沿岸地區,大約居住著3000隻北極熊,是全世界最大的北極熊棲地。這些北極熊原本也會到較南方的白令海峽附近活動,但由於近年來全球暖化加劇,大量冰層消融,北極熊棲地上能活動的區域愈來愈小,覓食也愈加困難,北極熊只好乘著浮冰,在日漸縮小的海冰之間尋找獵物。烏姆卡很可能就是為了覓食而乘著浮冰,但迷失了方向,又湊巧隨著南下的海流一路漂流,才意外來到700公里外的堪察加半島,闖進了人類小鎮。也難怪牠的身形瘦弱,和我們印象中白胖壯碩的北極熊完全不同。.......

[更多詳細內容請參閱《科學少年》2020年3月 ]

用聲音復育珊瑚礁
科學少年編輯部
在白化珊瑚礁播放健康珊瑚礁的環境音,吸引魚兒回流。

珊瑚礁就像海裡的森林,和陸地上的森林一樣住著許多生物,當然也有各式各樣的聲音:魚類發出咕嚕聲和敲擊聲,蝦子劈啪作響,蝦螯開闔甚至會發出喀嚓聲。這些熱鬧的聲音,代表珊瑚礁裡各種生物蓬勃生長,也是珊瑚礁健康的象徵。然而,一旦珊瑚礁死亡,同樣會如陸地上的荒地般一片死寂,沒有生物願意停留。不幸的是,由於全球暖化的影響,許多珊瑚礁已經白化並走向死亡,對於這種現象,科學家正積極尋找挽回的方法。其中一群科學家,嘗試了一種獨特的方式─在已死的珊瑚礁中架設水下擴音器,播放健康珊瑚礁環境中的聲音。

實驗結果顯示,播放健康環境音的珊瑚礁會聚集更多魚群,比起未播放聲音的區域高出一倍,生物種類也多了50%。這些聚集而來的魚群,涵蓋食物網中的各個角色,有食腐的清道夫魚,也有草食和肉食的魚。聚集的魚群並不能讓珊瑚礁迅速起死回生,但牠們可以幫助修復與清理環境,創造讓珊瑚重新生長的空間。

不過,即使播放健康的環境音可以吸引魚群回到已死的珊瑚礁居住,重建生物群落,但最重要的還是得從根本做起─人類必須避免造成更多海水汙染,緩和氣候變遷,才可能保護這些岌岌可危的生態系統。

[更多詳細內容請參閱《科學少年》2020年3月 ]

 
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